船舶水动力数值计算中的有限体积法

有限体积法是一种较新的流体力学数值计算方法，其对于数值求解船舶水动力学中常常遇到的偏微分方程十分有效。本对有限体积法作了初步的研究与探讨，并采用此方法对圆柱绕流问题进行了实例计算。数值计算结果与解析作了比较，吻合良好。     

干式变压器绕组温度场的数值计算与分析

根据传热学的基本原理建立了干式变压器绕组温度场的数学模型，采用有限单元方法求解了变压器绕组的温度场，获得了详尽的温度场分布情况，计算结果与试验结果基本一致，为研究该类变压器的温度特性提供了方便。     

浅水方程无结构网格有限体积法研究进展

回顾了近些年国内外基于无结构网格的有限体积法模拟浅水流动的发展,着重论述了无结构网格的有限体积法的应用、高性能的法向数值通量的计算格式、物理量的重构和浅水流动静水压力项与底坡项的平衡问题.讨论了无结构网格有限体积法隐式求解、减小局部一维化误差和构造具有明确物理意义的消除虚假流动的计算方法等有待于进一步研究的方向.     

水下航行器排放冷却水温度分布特性研究

根据计算流体动力学理论建立了水下航行器排出冷却水形成热尾流的浮升规律的数学模型,采用有限体积法来离散求解三维湍流数学模型,对水下航行器排出热尾流的浮升特性进行了数值计算分析,得到了热尾流轨迹和热尾流温度场分布图像,将热尾流的试验结果与理论数值模拟结果进行比较,验证了模型的正确性。文中建立的水下航行器排放冷却水浮升模型可预测热尾流的温度分布特性和预先估计海面温度场分布状况,为红外探潜提供了理论依据。     

干式变压器绕组温度场的数值计算与分析

根据传热学的基本原理建立了干式变压器绕组温度场的数学模型,采用有限单元方法求解了变压器绕组的温度场,获得了详尽的温度场分布情况,计算结果与试验结果基本一致,为研究该类变压器的温度特性提供了方便.     

网格节点型有限体积法在滑动轴承润滑特性求解中的应用（英文）

本文采用网格节点型有限体积法求解二维瞬态雷诺方程,采用矢量化方法离散雷诺方程,从而构建并得到新的数值模型,该模型既有有限体积法守恒性的特点,又能适用于结构复杂的求解域。通过与相关算例的对比验证,证明了该模型可适用于滑动轴承润滑特性的研究,同时精度也可以得到保证;根据计算得到的压力分布特点,采用不同的网格类型和网格数量重新划分求解域,并对计算结果和时间进行了对比,结果表明可以采用不同的稀疏网格来提高计算效率;通过计算圆锥形织构轴承的压力分布,证实了该模型对复杂求解域的良好适用性。     

网格节点型有限体积法在滑动轴承润滑特性求解中的应用

本文采用网格节点型有限体积法求解二维瞬态雷诺方程,采用矢量化方法离散雷诺方程,从而构建并得到新的数值模型,该模型既有有限体积法守恒性的特点,又能适用于结构复杂的求解域.通过与相关算例的对比验证,证明了该模型可适用于滑动轴承润滑特性的研究,同时精度也可以得到保证;根据计算得到的压力分布特点,采用不同的网格类型和网格数量重新划分求解域,并对计算结果和时间进行了对比,结果表明可以采用不同的稀疏网格来提高计算效率;通过计算圆锥形织构轴承的压力分布,证实了该模型对复杂求解域的良好适用性.     

永磁电机三维温度场计算与分析

本文以某型永磁电机为例,建立永磁电机的三维周期对称模型,采用有限体积法,对其在额定功率下的温度场进行了计算。通过温度场数值计算结果与实测数据对比,验证了所建模型的合理性,为该种永磁电机发热的仿真计算提供了参考依据。     

空冷岛永磁直驱电机冷却方案设计分析计算

本文以某型空冷岛永磁直驱电机为例,建立永磁电机的三维周期对称模型,采用有限体积法,对其在额定功率下的温度场进行了计算。通过温度场数值多方案对比计算,验证了所建模型的合理性,为该永磁电机的方案选择提供了参考依据。     

带导管轴对称体三维不可压缩总体粘性流场计算与模型试验

利用 TASCflow3 D求解了带导管轴对称体的三维不可压缩粘性湍流内外粘性流场的绕流问题 ( Re=5 .6× 1 0 6 )。基本求解器控制方程为 RANS方程 ,并使用了标准 k-ε封闭模型。离散化用有限元方法描述几何图形的有限体积法 ,既保证了有限元描述几何体的灵活性 ,又保证了有限体积法的守恒特性。利用多块代数多重网络技术加快收敛速度 ,使其求解实际工程中复杂几何体绕流问题能力大大增强。数值结果与试验进行了比较 ,表明本方法收敛性态良好 ,适用性强 ,结果置信度高     

低螺距可控环量螺旋桨粘性流场的数值模拟方法

本文通过求解ＲＡＮＳ方程对低螺距可控环量螺旋桨周围的粘性流场进行了三维数值模拟,在求解过程中,采用了贴体坐标与空度法相结合的方法对流场进行网格划分,采用交错网格系统,利用有限体积法来离散方程;应用二层ｋ－ε湍流模式来封闭方程组。     

水火弯板温度场的数学模型

本文分析了水火弯板的热过程特点。应用移动热源理论，建立了求解薄板、中厚板和厚板温度场的数学模型。考虑分布热源和材料热物性对温度场的影响，研究了求解温度场的数值方法。最后介绍了水火弯板瞬态温度分布的测试原理，给出实验和计算结果，并分析了模型的误差原因。     

规则波跨越潜堤传播新型数值模型

Boussinesq方程常用于模拟波浪的传播,将有限体积法和有限差分法耦合求解Boussinesq方程,对规则波在潜堤上的传播形态进行模拟,具有准确捕捉干湿动边界和较好地处理波浪破碎等优点。     

回转体绕流场数值计算分析

采用有限体积方法求解三维低速N—S方程，研究了三维回转对称体的绕流。用中心差分和迎风差分的混合差分格式构造代数方程组，采用了隐式和显式相结合的方法使主对角元素占优，以提高迭代求解过程的稳定性。利用压力校正算法，采用面松弛迭代来实现方程的求解。湍流的计算采用了标准的双方程模型。给出了回转体的计算结果，与其它方法的计算结果的对比表明它们之间具有合理的一致性。     

基于GTEA的CICSAM格式在两相自由面流动问题中的实施和验证研究（英文）

本文将CICSAM(Compressive Interface Capturing Scheme for Arbitrary Meshes)格式与实验室自主研发的GTEA(General Transport Equation Analyzer)求解器相结合用于求解两相自由面流动问题。Ubbink(1997)提出的CICSAM格式作为一种高精度VOF类方法,基于有限体积法思想对瞬态标量对流方程进行离散,是一种完全守恒格式。求解体积分数输运方程得到的更新的物质参数,如密度和粘度,被用于N-S方程求解中,以获得当前时刻的速度和压力场,从而实现了两者的耦合。通过典型算例的测试,并与相应的理论解或实验值对比,验证当前方法对模拟两相自由面流动问题具有可行性。     

水上大体积混凝土墩台冬季温控技术

为探讨水上大体积混凝土墩台在我国北方冬季施工的质量控制技术,以天津某码头工程水上墩台为原型,根据拟定的冬季施工方案,开展现场缩尺物理模型试验。通过试验块温度场监控数据与有限元计算结果的对比分析,验证了有限元温度场分析的可行性及指标选取的合理性。在此基础上,进一步对比分析蓄热养护法、综合养护法及循环冷却系统对墩台混凝土施工温度场分布的影响,提出大体积混凝土墩台冬季施工的最佳施工控制技术。     

深槽水域垂向二维水沙运动数值模拟

采用网格堵塞技术实现实际地形的模拟,采用有限体积法离散方程,采用SIMPLER算法求解耦合的速度场和压力场,并建立了沿宽度积分的垂向二维水流泥沙数学模型。将计算结果和试验资料进行对比,结果吻合良好。     

潜艇PMM实验的CFD仿真技术研究

操纵性是现代潜艇最重要的总体性能之一.为预报潜艇的操纵性能,需求得所有的水动力导数.借助CFD技术和动网格技术数值模拟小振幅平面运动机构试验,求解了SUBOFF主艇体的水动力导数,并与混合分布法计算的附加质量项作了比较,二者符合良好,从而验证了方法的有效性.流场的求解基于RANS方程和RNG k-ε湍流模型,动网格的处理采用Hrvoje Jasak和Zeljko Tukovic的方法,压力和速度的耦合采用PIMPLE方法解耦.流场的控制方程采用有限体积法离散且分离式求解,网格运动的控制方程采用有限元方法离散,网格的分裂采用体和面同时分裂法.     

基于双向势流—黏流耦合的数值消波模拟

提出一种基于双向势流-黏流耦合的数值消波方法,将计算域分为靠近浮体的黏流计算域和远离浮体的势流计算域,并通过重叠区域进行流场信息匹配。在黏流计算域中求解N-S方程,采用有限体积法对控制方程离散,采用几何VOF方法捕捉自由液面。在势流计算域中求解Laplace方程,引入线性自由液面假设,采用Rankine源法求解。在重叠区域内通过WheelerStretching方法和松弛区域法进行速度场双向信息交换。基于该方法,在OpenFOAM框架下开发了求解器,并在模型尺度下,对不同参数的规则波进行了模拟,还与waves2Foam求解器的计算结果进行对比。计算结果表明,在同等消波效果下,基于论文方法的数值模拟所需的黏流计算域消波区长度为waves2Foam求解器的1/5。     

船用柴油机排气冷却消声器流体与消声特性

为了降低船用柴油机排气噪声,并对废气进行冷却以降低红外辐射,实现红外隐身目的,要求在排气系统中安装排气冷却消声器。利用数值算法研究排气冷却消声器的气体流动特性、冷却效果、声学性能。首先利用有限体积法计算并分析了排气冷却消声器在冷却与不冷却时的空气动力性能,得到其阻力损失特性、冷却效果和温度场信息。在流体计算的基础上得到消声器温度场,然后采用声学有限元法计算并分析了排气冷却消声器在室温与高温冷却下的声学特性,将排气冷却消声器的左端共振腔体积减小,改变其共振频率从而改变消声器在低频时的声学性能。